توضیح دهنده: مقیاس بندی و فراکتال ها چیست و طراحان چگونه می توانند از این مقیاس ها استفاده کنند

  • 2022-03-14

الگوهای رشد در طبیعت نیز در طراحی خوب شایع و مهم هستند.

با عذر خواهی به عوامل املاک و مستغلات, ما می خواهم بگویم که سه عامل مهم در طراحی مقیاس, مقیاس, و مقیاس. یکی از دلایل این است که بسیاری از بدترین اشتباهات طراحی زیست محیطی قرن 20 اشتباهات مقیاس بوده است—به ویژه شکست های ما در مواجهه با ماهیت مرتبط مقیاس ها از کوچک تا بزرگ. نتیجه تجمعی این شکست ها این است که مقیاس های محیط ساخته شده بسیار پراکنده شده اند و (به دلایلی که در اینجا توضیح می دهیم) این چیز خوبی نیست. می توانید ما اصلاح این کمبود? اکثر طراحان چیزی درباره "فراکتالها" میدانند و الگوهای زیبایی که ریاضیدانانی مانند بنوا اوت مندلبرو با جزییات ساختاری دقیقی توصیف کردهاند. در اصل فراکتال ها الگوهایی از عناصر هستند که در مقیاس های مختلف" خود مشابه " هستند. یک الگوی هندسی مشابه را در اندازه های مختلف تکرار می کنند. ما الگوهای فراکتال را تقریبا در همه جای طبیعت می بینیم: در تکرار برازنده در مقیاس های مختلف شاخه های سرخس یا الگوهای شاخه ای رگه ها یا تصادفی تر-الگوهای ابرها یا خطوط ساحلی (اما تکراری در مقیاس های مختلف).

ما همچنین می توانیم الگوهای فراکتال را در یک کامپیوتر تولید کنیم که اغلب با نتایج عجیب و غریب زیبا است. برخی از طراحان گرافیک از روش های فراکتال برای بازتولید مناظر بسیار واقع گرایانه و سایر پدیده های طبیعی استفاده می کنند. به نظر می رسد اینها نیز چیزی را در درک ما تحریک می کنند. ما به نوعی "طبیعی" بودن را تشخیص می دهیم و از نظر احساسی با او ارتباط برقرار می کنیم. ما به نظر می رسد به "خواندن" فرکتال در محیط زیست ما احتمالا به دو دلیل کلیدی سیمی شود. یکی اینکه ساختارهای بیولوژیکی عمدتا فراکتال هستند و ما ذاتا به سایر ساختارهای بیولوژیکی علاقه داریم زیرا ممکن است غذا یا شکارچیان یا افراد دیگر یا فقط یکی از اجزای اصلی محیط حمایت بیولوژیکی باشند. دلیل دیگر عمیق تر به هندسه می رود. هنگامی که ما در یک چشم انداز طولانی نگاه, سازه هایی که تکرار (به عنوان مثال درختان), تکرار در مقیاس های ظاهری کوچکتر زمانی که دورتر. این اطلاعات فراکتال به ما کمک می کند تا فواصل و عمق محیط را بخوانیم. انجام این کار به ما می دهد درک گردیده از نظم هندسی محیط زیست ما. ما این را فقط به عنوان یک حس لذت بخش می دانیم و نه به طور تصادفی به عنوان یک نیاز مهم بقا از نظر تکاملی. ساختارهای فراکتال همچنین انواع دیگری از اطلاعات مفید مانند روابط پیچیده بین عناصر محیطی را در اختیار ما قرار می دهند. منظور از یک ساختار ضروری اما غیر قابل درک, مانند یک اکوسیستم, برای ما قابل فهم تر است چرا که ما می توانیم الگوهای متقارن فراکتال از گیاهان و حیوانات خود را تشخیص—یکی دیگر از نیاز مهم تکاملی. در دوران مدرن ما نیاز بیشتری به خوانا بودن محیط های شهری داریم و شواهدی وجود دارد که نشان می دهد این کار را با خواندن روابط فراکتالی در ساختمان ها و جزییات انجام می دهیم (بالاخره ما با این حس تکامل یافته ایم). از نظر تکاملی بدیهی است که ما این روابط را درک می کنیم زیرا برای ما بسیار مفید هستند. اینها به ما کمک می کنند تا ساختار انتخاب هایی را که محیط ما نشان می دهد درک کنیم و اینکه چگونه گزینه های مختلف ممکن است مزایای متفاوتی به ما بدهند. این یک مهارت ذاتی است. مهم این است که ساختارهای شهری فراکتال به طور معمول ترکیبات متعددی از مزایایی را فراهم می کنند که در هم افزایی کار می کنند. و درک لذت بخش ما از فراکتال ها احتمالا به این نیز مربوط می شود. مثلا, انشعاب, لایه, مسیرهای فراکتال مانند ما می توانیم در یک شهرستان را به ما کمک کند انجام بسیاری از وظایف مختلف به طور همزمان.

M14-Figure2

بنابراین افرادی که به منظور تبادل اطلاعات در سطح بالاتر (رفتن به یک جلسه کاری) در چنین مسیرهایی حرکت می کنند می توانند تبادل اطلاعات سطح پایین تری را انجام دهند (داشتن مبادلات غیررسمی "سرریز" با افراد دیگر یا درک صحنه های لذت بخش). بنابراین زمان مورد نیاز برای مبادله سطح بالاتر به طور موثرتری مورد استفاده قرار می گیرد و اثر خالص هم افزایی فعالیت هایی است که اغلب به مزایای اقتصادی و اجتماعی و سایر مزایا تبدیل می شود.

بیشتر از کلانشهر

شکل 2. الگوی فراکتال شهرسازی خودسازمانده. در سمت چپ یک الگوی فراکتال ساده به نام "واشر کانتور"وجود دارد. در سمت راست یک الگوی بسیار پیچیده تر و نامنظم با خواص فراکتال تشخیص مشابه است, یک محله شهری سنتی در بغداد, عراق. به الگوی مشابه در مقیاس های مختلف فضاهای هم مرز و الگوهای متناوب فضای داخلی و خارجی توجه کنید.

سالینگاروس (سمت چپ), تصویر: مجموعه عکس های جی اریک و ادیت ماتسون, کتابخانه کنگره (راست)

M14-Figure3

این "بارگذاری فراکتال" به این معنی است که هر مبادله سطح بالا مبادلات همزمان خود را در بسیاری از سطوح کوچکتر انجام می دهد. مجموعه ای از مبادلات در مقیاس های مختلف توسط یک زیرساخت فیزیکی پشتیبانی می شود که امکان تبادل اطلاعات مختلط را فراهم می کند اما اجازه نمی دهد سایر صرافی های رقیب مبادلات ضعیف یا سطح پایین را از بین ببرند. بارگذاری فراکتال در همه مقیاس ها مهم است. اما در مقیاس یک انسان اهمیت ویژه ای پیدا می کند. به عنوان مثال در مقیاس منطقه وجود ندارد که بسیاری از گزینه های ساختاری است که مربوط به یک فرد در مورد فعالیت های روزانه خود را. اما وقتی به مقیاس یک انسان نزدیک می شویم (در واقع گروهی از مقیاس ها از 1 میلی متر تا 10 متر) انتخاب های ساختاری بیشتر و بیشتر در تصویر جمع می شوند به طوری که تا زمانی که ما در این مقیاس هستیم محیط اغلب مجموعه ای غنی از انتخاب های ساختاری را نشان می دهد که فرد ممکن است روزانه و ساعتی و حتی لحظه ای انجام دهد. در این مقیاس بارگذاری فراکتال محیط زیست ما به شدت گزینه های ساختاری را گسترش می دهد و هم افزایی را ایجاد می کند. اگر من در یک خوبی متصل هستم, نقطه فراکتال لود در این مقیاس انسانی, من می توانم روزنامه به عنوان خوانده شده, من می توانم به یک دوست صحبت, من می توانم به یک رهگذر می گویند سلام, یا من می توانم یک ماموریت یا بیشتر اجرا. و من به راحتی می توانید این فعالیت ها را به یک وب سایت از گزینه های اتصال. این به احتمال زیاد یک دلیل کلیدی است که در سیستم های شهری شبکه های عابر پیاده به خوبی ساختار یافته بسیار مهم هستند. همانطور که کار ما نشان داده است, دلیلی وجود دارد که باور کنیم هم افزایی های مهمی در اقتصاد وجود دارد, حفظ منابع, سلامت روانشناختی, و مزایای دیگر, که فقط توسط شبکه های عابر پیاده فراهم می شود که این ویژگی اصلی بارگذاری فراکتال را دارند.

شکل 3. شبکه های عابر پیاده روم قرون وسطایی دارای ساختاری فراکتالی هستند که به داخل ساختمان ها و حتی جزییات زینتی غنی خود ساختمان ها گسترش می یابد. این "شبکه محل" پیشنهاد پیاده مجموعه ای متراکم و با هم تداخل دارند از گزینه های جنبش, دیدگاه ها, و دیگر تجارب غنی سازی.

نقاشی ها/عکس های مایکل میفی

M14-Figure4

بارگذاری فراکتال یکی از نمونه های "پدیده مقیاس بندی" در ساختارهای پیچیده شبکه مانند شهرها و یک منطقه فعال از تحقیقات شهری است. یکی دیگر از پدیده های مرتبط این است که با افزایش مقیاس ساختاری مانند شبکه پدیده هایی که در مقیاس کوچکتر اتفاق می افتند اغلب با نرخ خطی (متناسب) افزایش نمی یابند. غالبا "فوق خطی" هستند (بیش از حد متناسب افزایش می یابند) یا "زیر خطی" (کمتر از متناسب افزایش می یابند). این پدیده ها مانند رشد اقتصادی و استفاده از منابع برای هر نفر برای ما بسیار مهم است. اگر ما رشد اقتصادی بیشتری در هر فرد در مقیاس بزرگتر, و یا استفاده از منابع کمتر در هر فرد, سپس کیفیت زندگی ما می تواند به بهبود. این ممکن است یکی از دلایل مهم جذب مردم به شهرهای بزرگ باشد. سکونتگاه های متراکم واقعا کیفیت زندگی بیشتری را با هزینه نسبتا کمتری نسبت به پراکندگی فراهم می کنند. و با درک مقیاس گذاری می توانیم با چالش هایی مانند کاهش منابع و تغییرات اقلیمی بهتر کنار بیاییم. اما توجه داشته باشید که این پدیده در نتیجه ساختار شبکه خاص شهر و فعل و انفعالات و هم افزایی "متابولیک" (مانند بارگذاری فراکتال) رخ می دهد. مجموعه ای از افراد کاملا جداگانه که همه "کارهای خودشان را انجام می دهند" احتمالا از چنین پدیده های مقیاس بندی سود نمی برند. در تعاملات چند مقیاسی است که این پدیده ها و مزایای هم افزایی که به همراه دارند ایجاد می شود. جالب اینجاست که این ویژگی بارگذاری فراکتال تمایل دارد خود به خود در سیستم های شهری ظاهر شود که مجاز به خود سازماندهی در فرایندهای طبیعی فرهنگ بشری هستند-یعنی در محیط های سنتی شهری. همه ما این را به طور شهودی در محیط های غنی از فراکتال مقاصد محبوب گردشگری مانند بروژ یا ادینبورگ تشخیص می دهیم. (و ما عدم حضور خود را در محیط های مهندسی که قطعا مقصد توریستی تشخیص, مانند داکلندز لندن, یا پاریس لا دفاع.)

شکل 4. در سمت چپ ساختار بسیار فراکتالی شهرنشینی در بروژ بلژیک قرار دارد. در سمت راست, بسیار پراکنده تر, محیط عاری از فراکتال در حومه مدرن بروژ-که همچنین به مراتب کمتر قابل پیاده, و اثرات منفی دیگر.

عکس های مایکل میفی

این چه به ما بگویید? ساختارهای شهری فراکتال فقط بقایای دلتنگ از دوران ماقبل مدرن منسوخ? یا این که درس بسیار مهم برای طراحان امروز? اگرچه نظریه های جزمی عقیدتی در مورد سبک و تاریخ وجود دارد که از گزاره بازمانده نوستالژیک حمایت می کنند اما با شواهد علمی واقعی پشتیبانی نمی شوند. و, انتقادی, شواهد مهم برای درس بسیار مهم برای پیشنهاد طراحان امروز وجود دارد. برای اینکه ببینیم این درسها چه میتوانند باشند ما در مورد چگونگی شکلگیری ساختارهای فراکتالی در طبیعت—و به نظر میرسد در طبیعت انسان—و اینکه چرا ممکن است چنین ویژگیهای مهم یک محیط با عملکرد خوب باشند بحث خواهیم کرد. فراکتال ها دو ویژگی مرتبط دارند: در هر بزرگنمایی پیچیدگی را نشان می دهند. لبه ها و رابط های خود را صاف نیست, اما هم چروکیده و یا سوراخ.

الگوهای فراکتال به یک دلیل ساده به طور طبیعی شکل می گیرند: یک "فرایند مولد" وجود دارد که الگوی هندسی را ایجاد می کند و این کار را در بیش از یک مقیاس انجام می دهد. مثلا, در یک گل گل, کد ژنتیکی است که باعث ایجاد الگوی این کار را در یک توالی زمان, در حالی که الگوهای قبلا تولید رشد بزرگتر. در یک فراکتال تولید شده توسط کامپیوتر, فرایند مولد است که به نام" الگوریتم, " یک بیت از کد است که به تولید الگوی از یک تعامل پیچیده با چه قبلا تولید شده است. در یک شهر فرایندهای تولیدی توسط افرادی انجام می شود که مردم در ساخت شهرها انجام می دهند. فضاهایی را با مرزهایی بیان می کنند که در درجات مختلف مشترک هستند. فضاهایی ایجاد می کنند که دارای درجات تبلیغاتی هستند, جایی در امتداد طیف از عمومی تا خصوصی, از عمومی ترین خیابان ها و میادین گرفته تا خصوصی ترین اتاق خواب ها و حمام ها.

مرزهای فضاهای زندگی نیز سازه های ساده ای نیستند بلکه سازه های پیچیده غشایی مانند هستند که مجموعه ای از گزینه های ساختاری خود را برای به حداکثر رساندن حریم خصوصی (با بستن پرده) یا تبلیغات (با باز کردن درب) فراهم می کنند. این مرزها به خودی خود ساختارهای پیچیده ای هستند و خود را در الگوهای بزرگتر سازماندهی می کنند (درها یا پنجره هایی که با گذشت زمان به انواع مشترک تبدیل می شوند و محله هایی که الگوهای رابط مشخص ایوان ها یا ستون ها را ایجاد می کنند). چگونه مقیاس های مختلف مرتبط? درست همانگونه که ساختارهای بیولوژیکی و الگوریتمهای کامپیوتری بهطور خودبخود الگوهای هندسی خود را در مقیاسهای مختلف تکرار میکنند مگر اینکه ما مجبور شویم این کار را بر اساس قانون یا ایدیولوژی انجام دهیم. افراد ممکن است تکرارهای کوچکی از یک الگو (شکل اتاق مستطیلی) انجام دهند در حالی که گروه ها ممکن است نسخه های بزرگتری از همان الگو (حیاط) بسازند و گروه های بزرگتر ممکن است یک الگوی بزرگتر (یک میدان شهری) ایجاد کنند.

شکل 5. برخی از خواص ضروری فرکتال. (الف) بارگذاری فراکتال از یک مقیاس اساسی به عنوان حامل برای سایر مکانیسم ها و ساختارهای متوالی کوچکتر استفاده می کند. به دور از تک کاره و ساده, هر ساختار غنی پیچیده می شود و حامل اطلاعات در مقیاس های مختلف مجزا. (ب) فشرده سازی طولی یک فراکتال "تا شده" را تشکیل می دهد و یک خط چروک ایجاد می کند که سپس بر روی چروک های خود چروک ایجاد می کند. این رابط می تواند تعاملات شهری را کاتالیز کند و از سطح غیر صاف یک کاتالیزور شیمیایی تقلید کند. (ج) کشش طولی و شکستن در امتداد کل خط یک فراکتال "سوراخ دار" را تشکیل می دهد که در اینجا در مرحله اول نشان داده شده است. این یک مکانیسم طبیعی برای تعریف یک ستون شهری و هر مرز نیمه نفوذپذیر شهری مانند یک ردیف بولارد است که از عابر پیاده در برابر تردد وسایل نقلیه محافظت می کند.

نقاشی های نیکوس ا. سالینگاروس

اما همانطور که با ساختارهای بیولوژیکی و کامپیوتری, داستان می کند در هر مقیاس خاص پایان نمی. مرز یک اتاق با ساختارهای کوچکتر مانند درها و پنجره های مستطیلی سوراخ شده است. مرز فضاهای بزرگتر ممکن است با ستون ها سوراخ شود (ما در مورد فضاهای زندگی صحبت می کنیم و نه فضاهای مرده مشخصه معماری و شهرسازی پس از جنگ). این سوراخ های تکراری در مقیاس های کوچکتر-بارگذاری فراکتال که از ویژگی "الگوریتم مولد" ساختار فراکتال حاصل می شود-اغلب تا مقیاس های جزییات و زینت ادامه می یابد. چرا این است? به نظر می رسد احتمال دارد که ما, کاربران, ساخت راه ما را از طریق این مکان پیدا کردن چنین محیط های پیچیده (پیچیده در یک مفهوم بسیار دقیق دستور داد) ساده تر به درک, قابل فهم تر, مفیدتر سازمان یافته, و زیبا تر. ما در خواندن مقیاس های متعدد این "شبکه های مکان"بسیار خوب هستیم.

اما یک مشکل جدی وجود دارد. اگر ما کاربر نیستیم اما طراحانی که در فرهنگ صنعتی/هنری ما تحصیل کرده اند ممکن است دستور کار دیگری داشته باشیم: تحمیل نوع دیگری از نظم بر محیط ساخته شده. و این دستور کار ممکن است از مجموعه ای بسیار متفاوت از معیارهای تجربه زیست محیطی انسان باشد. در واقع چنین است. به بیان ساده روشهای فعلی ما برای ساختن شهرها بیش از حد وابسته به اقتصاد تکرار و مقیاس است که مزایای محدودی را به همراه دارد اما بسیار محدود است و از دیدگاه بشری بسیار خام و مخرب است. سیستم های طبیعی هرگز از این استراتژی ها در انزوا استفاده نمی کنند اما همیشه با اقتصاد تمایز و سازگاری ترکیب می شوند. با کمال تعجب, ما واقعا نمیفهمد چگونه به استخدام این در استراتژی های فعلی ما (هر چند بسیاری از مردم در حال کار بر روی این مشکل, و کار خود ما طول می کشد تا این چالش).

انتخاب به کار با یک محدودیت تکنولوژیکی شدید, طراحان مدرنیست استدلال کرد که یک رویکرد پیچیده تر بود به نوار پایین ساختمان به "مینیمالیستی" ترکیب, بسیار ساده تر و ارزان تر برای تولید تحت فرایندهای صنعتی خام از اوایل قرن 20. این ترکیبات این جامدات ابتدایی " افلاطونی "بود که زیباترین معماران فرضی مانند لوکوربوزیه بودند زیرا عبارات" خالص " فرم بودند. او با بدنام گفت که کلیساهای جامع قدیمی گوتیک با ردیابی فراکتال خود "خیلی زیبا نبودند". و نه خیابان پر جنب و جوش که او نفرت بود!

در واقع کورب و دیگر طراحان یک مورد عقیدتی قوی را مطرح کردند (هنوز هم امروزه متقاعد کننده است) که طرحهای مزین قدیمی بورژوازی و تحقیرپذیر هستند حتی (به قول معروف ادولف لوس) "یک جرم است."در این جنبش طراحی عقیدتی ما این ایده نادرست را پذیرفته ایم که فرکتال ها به نوعی ابتدایی هستند در حالی که فرم های "افلاطونی" صاف و تمایز نیافته "مدرن" و پیچیده هستند. جالب اینجاست که مخالف مورد است: پیشرفته ترین نظریه های علم امروز همه چیز در مورد پیچیدگی و تمایز و شبکه ها و فرکتال—تضاد چشمگیر با راست و صاف صنعتی هندسه مدرنیسم اوایل.

شناخت این, بسیاری از معماران و طراحان شهری در حال صحبت کردن از نظر فرکتال, قوانین پوسته پوسته شدن, و "طراحی مورفوژنتیک."اما این سوال باقی می ماند: این افراد واقعا درگیر شدن چنین اصولی برای ایجاد ساختار انسان تطبیقی? یا فقط برای ایجاد طرح های زیبایی شناسی جلب توجه استفاده می کنند, روی همان مدل طراحی صنعتی ناقص چسبیده است? این سوالات در قلب بحث در مورد محیط زیست ساخته شده است. چه, سپس, درس کشیده می شود? ساختار فراکتال فقط یک حیله زیبایی شناختی نیست. این یک ویژگی مهم در محیط های پایدار انسانی است. و این ساختار از طرحهای خوب از بالا به پایین طراحان هنر حالت قدیمی ناشی نمیشود بلکه از طرحهایی ناشی میشود که از فرایندهای خودسازماندهی ماهرانه به عنوان بخشی از طرز فکر جدید در مورد طراحی استفاده میکنند. و هنوز, ما طراحان بسیار سرسخت در نظر گرفتن این درس بوده است. تحت یک نظریه غلط از ساختار زیست محیطی است که دچار سردرگمی سادگی با نظم, ما سلب شده است دور مقیاس متصل بحرانی و روابط فراکتال در محیط زیست ما. ما دنیایی از شهرسازی غنی متصل را با جغرافیای بی نظم از محصولات هنری بسته بندی شده و فاجعه بار شکست خورده جایگزین کرده ایم. r

مایکل میفی از نظر پیچیدگی و محیط ساخته شده یک متفکر شهرنشین و انتقادی است. او یک برنامه ریز و سازنده عملی است و به خاطر بسیاری از پروژه ها و همچنین نوشته هایش شناخته شده است. او از نزدیکان معمار و پیشگام نرم افزار بوده است کریستوفر الکساندر. در حال حاضر او همکار سر دیوید اندرسون در دانشگاه استراتکلاید در گلاسکو است, دانشیار دانشکده بازدید در دانشگاه ایالتی اریزونا; کاردانی تحقیقاتی با مرکز ساختار محیط زیست, مرکز تحقیقات کریس الکساندر در تاسیس 1967; و یک مشاور استراتژیک در پروژه های بین المللی, در حال حاضر در اروپا, شمال امریکا و جنوب امریکا.

ثبت دیدگاه

مجموع دیدگاهها : 0در انتظار بررسی : 0انتشار یافته : ۰
قوانین ارسال دیدگاه
  • دیدگاه های ارسال شده توسط شما، پس از تایید توسط تیم مدیریت در وب منتشر خواهد شد.
  • پیام هایی که حاوی تهمت یا افترا باشد منتشر نخواهد شد.
  • پیام هایی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط باشد منتشر نخواهد شد.